1、（一）填空題機電一體化系統(tǒng)常用的能源有電源、氣壓源和液 壓源。市場預(yù)測的方法主要有定期預(yù)測和定量預(yù)測。機電設(shè)計的質(zhì)量管理主要體現(xiàn)在質(zhì)量目標(biāo)管理、 實行可行性設(shè)計和進(jìn)行手機質(zhì)量評審控制及信息處理單元一般由控制計算機、控制軟 件和硬件接口組成。在多級傳動中，為了減小傳動誤差，傳動比的分 配應(yīng)遵守先小后大原則。機電系統(tǒng)中，機械傳動要滿足伺服控制在精度、 穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性等方面的要求。影響系統(tǒng)傳動精度的誤差可分為傳動誤差和回程 誤差兩種對于線性控制系統(tǒng)，若要求在達(dá)到高精度的同時 減小定位時間，則必須提高系統(tǒng)的固有頻率。提高 固有頻率和阻尼可以提高閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。液壓系統(tǒng)的伺服控制元件主要有電液伺服

2、閥和電 液比例閥典型開關(guān)量 I/O 模板的 I/O 電氣接口的主要功能 有濾波、電平變換、光電隔離和功率驅(qū)動。計算機的指令進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換后，需經(jīng)過信號調(diào)理 環(huán)節(jié)才能驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和基本轉(zhuǎn)換電路組 成。傳感器的靜態(tài)特性參數(shù)主要有靈敏度、線性度、 遲滯和重復(fù)精度。傳感器輸入特性的主要參數(shù)是輸入阻抗或靜態(tài)剛 度。執(zhí)行機構(gòu)，選擇較大傳動比可使系統(tǒng)的相對阻尼 系數(shù)增大，有利系統(tǒng)穩(wěn)定。機電產(chǎn)品設(shè)計類型可分為開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè) 計、變參數(shù)設(shè)計三類。當(dāng)負(fù)載折算到電機軸上的慣量等于轉(zhuǎn)子質(zhì)量時， 系統(tǒng)能達(dá)到慣性負(fù)載和驅(qū)動力矩的最佳匹配。步進(jìn)電機的最大動態(tài)轉(zhuǎn)矩小于最大靜轉(zhuǎn)矩，并隨 著

3、脈沖頻率的升高而降低。（二）選擇題開放式體系結(jié)構(gòu)中的 VLSI 是指（超大規(guī)模集成電 路）以下移動電話不屬于機電一體化產(chǎn)品。數(shù)控機床需要進(jìn)行抗干擾設(shè)計。幅頻特性和相頻特性（或頻率響應(yīng)函數(shù)）是傳感 器動態(tài)特性指標(biāo)絲杠螺母機構(gòu)在閉環(huán)外，所以它回程誤差和傳動 誤差都影響輸出精度閉環(huán)控制，齒輪減速器在前向通道，它回程誤差 不影響輸出精度，但傳動誤差影響步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動后，其輸出轉(zhuǎn)矩所工作頻率增高而 下降采用脈寬調(diào)制進(jìn)行直流電動機調(diào)速驅(qū)動是，通過 改變脈沖寬度來改變電樞賄賂的平均電壓而實現(xiàn)機 的平滑調(diào)速。數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)的伺服電機屬于設(shè)備的驅(qū)動部 分。分離活塞式油缸屬于系統(tǒng)中的驅(qū)動部分在工業(yè)機器人的設(shè)計中傳

4、感器的選擇及精度分析 是理論分析階段要進(jìn)行為提高機話接卸傳動系統(tǒng)的固有頻率，應(yīng)增大系 統(tǒng)剛度。機械系統(tǒng)的剛度對系統(tǒng)的主要影響表現(xiàn)為固有頻 率、精度、穩(wěn)定性。多齒輪傳動中，各級傳動比相等的分配原則適用 于按輸出軸的轉(zhuǎn)角誤差最小原則設(shè)計的傳動鏈前大后小的分配原則適用于重量最輕原則（大功 率裝置）頻矩特性表示步進(jìn)電機最大動態(tài)轉(zhuǎn)矩與脈沖頻率 的關(guān)系永磁式直流伺服電機又稱為力矩電機STD 總線的 A/D 轉(zhuǎn)換接口模板中，出 A/D 轉(zhuǎn)換器 及 STD 總線接口邏輯外，還應(yīng)有多路開關(guān)與采樣保 持器（三）簡答題機電相關(guān)技術(shù)有哪些 機械技術(shù)、計算機與信息處理技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)、自 動控制技術(shù)、傳感器測試技術(shù)和伺服

5、驅(qū)動技術(shù)。試述機電一體化產(chǎn)品的定義和分類方法。 答：機電一體化產(chǎn)品是新型機械與微電子器件，特 別是與微處理器、微型計算機相接合而開發(fā)的新一 代電子化機械產(chǎn)品。 按用途可分為信息機電一體化產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)機電一體 化產(chǎn)品和家庭用機電一體化產(chǎn)品。機電一體化系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)要素有哪些？噴漆機 器人的電液伺服系統(tǒng)和手臂手腕分別屬于其中的那 個結(jié)構(gòu)要素？數(shù)控系統(tǒng)、主傳動系統(tǒng)答：要素有機械本體，能源，測試傳感部分，執(zhí)行 機構(gòu)，驅(qū)動部分，控制及信息處理單元等 6 項。電 液伺服系統(tǒng)屬驅(qū)動部分，手臂腕、主傳動系統(tǒng)屬執(zhí) 行機構(gòu)的一部分，數(shù)控系統(tǒng)屬控制及信息處理單元。簡述數(shù)控機床中計算機數(shù)控裝置的組成和功能。 答：由專用

6、計算機、輸入輸出接口以及機床控制器 等部分組成。功能：根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)和程序，完成 數(shù)據(jù)運算、邏輯判斷、輸入輸出控制等功能機電系統(tǒng)中，對控制及信息處理單元的基本要求 是？信息處理速度和可靠性，增強抗干擾能力，完善系 統(tǒng)自診斷功能，實現(xiàn)信息處理智能化和小型化，輕 量，標(biāo)準(zhǔn)化等。機電產(chǎn)品對機械傳動系統(tǒng)有哪些要求 精度、穩(wěn)定性、快速響應(yīng)性、還應(yīng)滿足小型、輕量、 高速、低沖擊振動、低噪聲、高可靠性。機電系統(tǒng)中，測試傳感部分的作用是什么？ 答：對系統(tǒng)運行中所需要的本身和外部環(huán)境的各種 參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測，傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?jīng)分 析處理后產(chǎn)生控制信息。影響機電一體化系統(tǒng)傳動機構(gòu)動力學(xué)特征的主要 因素有那些

7、？ 答：主要因素有負(fù)載變化；傳動系統(tǒng)的慣性；傳動系統(tǒng)固有頻率；傳動系統(tǒng)中的摩擦與潤滑。why 采用機電可提高系統(tǒng)精度？ 答機電技術(shù)使機械傳動部分減少，因而使機械磨損， 配合間隙及受力變形等引起的誤差大大減少，同時 采用電子技術(shù)實現(xiàn)自動檢測，控制，補償和校正因 各種干燒因素造成的誤差，從而提高精度。為減少機械系統(tǒng)的傳動誤差，可采用那些結(jié)構(gòu)措 施？ 答：適當(dāng)提高零部件本身的精度；合理設(shè)計傳動鏈， 減少零部件制造、裝配誤差對傳動精度的影響；采 用消隙機構(gòu)，以減少或消除回程誤差。什么是步進(jìn)電機的步距角？他是由那些參數(shù)確定 的？ 答：步進(jìn)電機在每輸入一個電脈沖信號，轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn) 過的角度為步距角。由步進(jìn)電機

8、的相數(shù)、電機轉(zhuǎn)子 的齒數(shù)和電機的通電方式?jīng)Q定。步進(jìn)電機是如何實現(xiàn)速度控制的。答：步進(jìn)電機的運動由輸入的電脈沖信號控制，電 機繞組每接收一個脈沖，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個響應(yīng)的角 度，其角位移量與輸入脈沖的個數(shù)嚴(yán)格成正比。在時間上與輸入脈沖同步。因而只需要控制輸入脈沖 的數(shù)量、頻率和電機繞組的相序，即可控制轉(zhuǎn)動的 速度和方向。簡述開關(guān)量輸入模板的基本組成。 答：由外部開關(guān)設(shè)備、輸入信號調(diào)理電路、輸入緩 沖器、輸入端口譯碼、（STD 總線）。簡述開關(guān)量輸出模板的基本組成。答：STD 總線信號、輸出端口譯碼控制、輸出數(shù)據(jù) 所存、輸出信號調(diào)整電路、負(fù)載。工業(yè) PC 機和個人計算機的主要差別是什么？ 答：大母版改

9、為功能插板，具有豐富的過程輸入輸 出功能；具有良好的實時性，能夠?qū)ιa(chǎn)過程工況 變化實時監(jiān)控；抗干擾電源，密封機箱，具有良好 的環(huán)境適應(yīng)性；具有豐富的應(yīng)用軟件。齒輪傳動中齒側(cè)間隙對系統(tǒng)有何影響，如何消除 圓柱直齒輪的齒側(cè)間隙？ 答：齒輪的嚙合間隙會造成傳動死區(qū)，若死區(qū)在閉 環(huán)系統(tǒng)中，則可能造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，使系統(tǒng)內(nèi)高以15 倍間隙角產(chǎn)生的低頻振蕩。為降低制造成本， 多采用各種調(diào)整齒側(cè)間隙的方法來消除或減少嚙合 間隙，常法有偏心套調(diào)整法、軸向墊片法、雙片薄 齒輪錯齒法等。機電系統(tǒng)仿真的模型主要有哪幾種？分別應(yīng)用于 系統(tǒng)設(shè)計的那個階段。 答：仿真模型有物理模型、數(shù)學(xué)模型和描述模型。 當(dāng)仿真模型為物理

10、模型時，為全物理仿真，系統(tǒng)研 制階段；是數(shù)學(xué)模型時，稱為數(shù)學(xué)仿真，分析設(shè)計 階段。用已研制出來的系統(tǒng)中的實際部件或子系統(tǒng) 替代部分?jǐn)?shù)學(xué)模型所構(gòu)成的為半物理仿真，部件及 子系統(tǒng)研制階段。仿真再設(shè)計中起到的作用是什么？ 在項目的設(shè)計和規(guī)劃時需要對項目的合理性、經(jīng)濟(jì) 型等品質(zhì)加以評價；在系統(tǒng)實際運行前，要對項目 的實施結(jié)果加以預(yù)測，一邊選擇正確、高效的運行 策略或提前消除設(shè)計中的缺陷，最大限度的提高實 際系統(tǒng)的運行水平。采用仿真技術(shù)可以省時省力省 錢的達(dá)到上述目的。什么是 PID 調(diào)節(jié)器？三部分在系統(tǒng)中起什么作用。 答：按偏差的比例、積分和微分進(jìn)行控制的調(diào)節(jié)器， 將偏差的比例、積分、微分通過現(xiàn)行組合

11、構(gòu)成控制量，簡稱為 P（比例）I（積分）D（微分）調(diào)節(jié)器， 是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)成熟，應(yīng)用最為廣泛的一種調(diào)節(jié) 器。aPID 調(diào)節(jié)器中比例調(diào)節(jié)起糾正偏差的作用，其反應(yīng) 迅速；b 積分調(diào)節(jié)能消除靜差，改善系統(tǒng)靜態(tài)特性；c 微分調(diào)節(jié)有利于減少超調(diào)，加快系統(tǒng)的過渡過程。直流電機伺服系統(tǒng)中脈寬調(diào)制放大器的基本工作 原理。 答：脈沖調(diào)制放大器是直流伺服電機常用的晶體管 驅(qū)動電路。利用大功率晶體管的開關(guān)作用，將直流 電源電壓換成一定頻率的方波電壓，施加于直流電 機的電樞，通過對方波脈沖寬度的控制，改變電樞 的平均電壓，是電機的轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)。永磁式直流伺服電機的主要特點： 可以不經(jīng)過減速機構(gòu)直接驅(qū)動負(fù)載，由輸入的

12、電壓 信號直接調(diào)節(jié)負(fù)載的轉(zhuǎn)速；在以位置控制方式的伺 服系統(tǒng)中，電機可工作于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。交流伺服電機有哪些類型？交流伺服驅(qū)動的主要 特點？ 答：分為永磁式交流同步電機和籠型異步電機兩類。 特點：1 調(diào)速范圍大；2 適合大、中功率伺服系統(tǒng)；3 運行平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速不受負(fù)載變化的影響；4 輸出轉(zhuǎn)矩 交大而轉(zhuǎn)矩脈動小；5 通過閉環(huán)實現(xiàn)速度控制或位 置控制，其中永磁式同步電機也可作步進(jìn)方式運行。開放式體系結(jié)構(gòu)的主要特點是什么？ 答：開放式體系結(jié)構(gòu)是今年在電子工業(yè)和計算機工 業(yè)中流行的一種設(shè)計思想，其主要特點是向未來的 VLSI 開放；向不同用戶層次開放；向用戶的特殊要 求開放；采用模塊化結(jié)構(gòu)。簡述 STD 總線

13、微機控制系統(tǒng)的主要特點。 答：采用小版結(jié)構(gòu)，高度模塊化，功能模板結(jié)構(gòu)靈 活，可靠性高，硬件冗余小，成本低；模塊設(shè)計具 有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和廣泛的兼容性；面向 I/O 的設(shè)計， 具有強大的 I/O 擴(kuò)展能力，使控制系統(tǒng)非常適合工 業(yè)控制的應(yīng)用；高可靠性。簡述 STD 有哪些工作模式？1 獨立工作模式即采用微機的基本系統(tǒng)與工業(yè) I/O 模板單獨構(gòu)成控制系統(tǒng)；2 作為前端控制機 STD 可 作為其他微機的前端控制機，完成實時在線控制， 并把采集的數(shù)據(jù)和執(zhí)行結(jié)果傳送到上位機；3 構(gòu)成分部式組合 利用 STD 控制機的組合方法，可方便進(jìn) 行各種分布式系統(tǒng)的組合。轉(zhuǎn)動慣量對傳動系統(tǒng)有哪些影響？ 答：轉(zhuǎn)動慣量增大

14、使機械負(fù)載增加，功率消耗大； 使系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢，降低靈敏度；是系統(tǒng)固有頻 率下降，容易產(chǎn)生諧振。光電隔離型 DI/DO 模板有哪些主要特點？輸入信 號與輸出信號在電器上完全隔離，抗干擾能力強； 無觸點，耐沖擊，壽命長，可靠性高；響應(yīng)速度快， 易于邏輯電路配合。D/A,A/D 接口功能A/D 接口功能是將溫度、壓力等物理量經(jīng)傳感器變 成電壓、電流等信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。D/A 接口是將 二進(jìn)制數(shù)字量轉(zhuǎn)換成電壓信號。簡述電位器式位移傳感器的測量原理。 電位器的可動電刷與被測物體相連，物體的位移引 起電位器移動端電阻的變化，電阻值的變化量即反 應(yīng)出唯一的大小和方向。通常由電源電壓吧電阻的 變化轉(zhuǎn)換成電

15、壓輸出。PLC 的功能和組成。優(yōu)越性 功能：可取代繼電器控制，完成順序和程序控制； 可組成閉環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)精確的位置和速度控制；可構(gòu) 成告訴數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。組成：CPU，存儲器，電源，I/O 口和編程器。 優(yōu)越性：可靠性高，環(huán)境適應(yīng)性強，靈活通用個， 維護(hù)簡單，方便組成網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用程序的編制和調(diào)試 非常方便，還具有監(jiān)控功能。（四）分析題試分析比較直流測速發(fā)電機和光電編碼器做轉(zhuǎn)速 測量的特點。 解答：直流測速發(fā)電機由永久磁鐵與感應(yīng)線圈組成， 用電樞獲取速度信號。它具有靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單 等特點，常用于高精度低速伺服系統(tǒng)，也可與永磁 式直流電動機組成低速脈寬調(diào)速系統(tǒng)。直流測速發(fā)

16、 電機的輸出信號是與輸入軸的轉(zhuǎn)速成正比的直流電 壓信號，信號幅度大，信號調(diào)理電路簡單。由于輸 出電壓信號有波紋，一般需要配置濾波電路。 光電編碼器（增量式）主要由旋轉(zhuǎn)孔盤和光電器件 組成。它具有體積小、使用方便、測量精度高等特 點，常與直流電機配合使用構(gòu)成脈寬調(diào)速系統(tǒng)。增 量式光電編碼器輸出的是與轉(zhuǎn)角成比例的增量脈沖 信號，可以通過脈沖計數(shù)獲得角位置信號，也可以 定時取樣脈沖數(shù)的增量實現(xiàn)角速度測量。因此，可 以同時測量轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。試分析齒輪機構(gòu)、傳感器及絲杠螺母機構(gòu)的誤差 對輸出精度的影響。 答：齒輪減速器位于前向通道，誤差的低頻分量不影響輸出精度，因此允許有一定的間隙誤差；而誤 差的高頻分量

17、影響輸出精度，因此應(yīng)盡量減少傳動 誤差。 傳感器位于反饋通道，誤差的低頻分量會影響輸出 精度，因此對靜態(tài)精度有較高要求；而誤差的高頻 分量對輸出精度幾乎沒有影響，允許存在一定程度 的高頻噪聲。 絲杠螺母機構(gòu)位于閉環(huán)之后，其誤差的低頻分量和 高頻分量都會影響輸出精度，因此要盡量消除傳動 間隙和傳動誤差。工業(yè)控制 PC 計算機與可編程控制器的主要區(qū)別： 答：工業(yè)控制 PC 的基本系統(tǒng)與普通 PC 大體相同， 但備有各種控制模板，一般不需要再做硬件開發(fā)， 在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了模塊化；系統(tǒng)具備完整的控制功能， 軟件豐富，執(zhí)行速度塊，適用于需要做大量數(shù)據(jù)處 理的測控系統(tǒng)。在程序語言方面，工控 PC 以使用高

18、級語言為主，也可使用匯編語言。PLC 結(jié)構(gòu)小巧，適應(yīng)性強，可按照使用要求選個相 應(yīng)產(chǎn)品構(gòu)成控制系統(tǒng)，PLC 的控制功能以邏輯控制 為主，小型 PLC 適用于實現(xiàn)各種邏輯控制和開關(guān)量 控制，大中型 PLC 為模塊化結(jié)構(gòu)，按用戶需求的功 能選配模塊，可組成規(guī)模較大，精度較高的閉環(huán)控制系統(tǒng)。PLC 的控制功能由軟件實現(xiàn)，但信號的輸 入輸出采用周期性的掃描方式，這一點是與工控 PC 的重要區(qū)別。此外，在程序語言方面 PLC 主要采用 提醒度，大型 PLC 可使用高級語言。對比說明步進(jìn)電機和直流伺服電機驅(qū)動的特點。 答：1 在工作方面，步進(jìn)電機通過輸入脈沖的數(shù)量、 頻率和相序來控制電機；而直流電機主要靠

19、改變電 樞兩端的電壓來調(diào)速，調(diào)速特性好，調(diào)速范圍寬。2 步進(jìn)電機可實現(xiàn)開環(huán)位置控制；直流電機一般用于 閉環(huán)位置控制。3 步進(jìn)電機具有自鎖功能；二直流 電機沒有斷電自鎖能力。4 步進(jìn)電機輸出力矩較小， 而直流電機輸出力矩可以很大。此外步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角不受電源電壓波動的影響，但對電源的要 求較高。已知數(shù)控機床控制系統(tǒng)，說明圖中的各部分屬于 機電系統(tǒng)的哪一個基本要素？1 控制及信息處理單元：鍵盤、計算機、顯示2 測試傳感部分：光電編碼器、信號處理3 能源：電源4 驅(qū)動部分：功放、電機5 執(zhí)行機構(gòu)：聯(lián)軸器、齒輪減速器、絲杠螺母機構(gòu)、 工作臺齒輪減速器的傳動誤差對工作臺的影響？ 齒輪減速器在電機之后

20、，前向通道的閉環(huán)之外，其傳動誤差的高頻分量和低頻分量都不能通過閉環(huán)控 制來消除，都會影響輸出精度。（五）計算題如圖所示電機驅(qū)動系統(tǒng)，已知工作臺的質(zhì)量為 m=50Kg，負(fù)載力為 Fi=1000N,最大加速度為 10m/s2, 絲杠直徑為 d=16mm,導(dǎo)程 t=4mm,齒輪減數(shù)比為 i=5, 總效率為 =30%，忽略絲杠慣量的影響，試計算電 機的驅(qū)動力矩。解：總負(fù)載力包括以下幾部分先分 析負(fù)載力有哪些組成（1）外負(fù)載力 Fi=1000N（摩擦負(fù) 載 F=mgf=（2）慣性載力 Fm，m=50kg，a=10m/s²Fm=m²a=50³10=500N（3）電機的驅(qū)動力矩

21、為圖示為電樞控制式直流電動機的工作原理圖，電 流 i；LR 為線圈的電感電阻，輸入電壓 u；Jm； T； ；Ke；Kt，求輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓之間的傳遞函數(shù)。解：e=Ke ；T=Kti；KtI（s）=Jm（s）s； =Gm（s）T；Gm=1/（Jm s）；（）（）（） 計算電機軸 上的總等效慣量。解：（1）電機軸上的元件 Je1=J1+Jm；（2）中間軸上的元件 Je2= （J2+J3）（3）負(fù)載軸上的元件 Je3=（J4+JL） 總的折算慣量為 Je=Je1+Je2+Je3。已知電樞轉(zhuǎn)子慣量 Jm=0.005kgm²，負(fù)載慣量 JL=0.04kgm²，確定傳動比 i 為何值

22、時可是負(fù)載或最 大加速度。解：當(dāng)=Jm 時，負(fù)載獲最大加速度。 所以 i=2.828。開環(huán)步進(jìn)電機位置控制系統(tǒng)，負(fù)載力 F=1000N， 工作臺長 L=500mm，往復(fù)精度為±0.025mm，絲杠導(dǎo) 程 ts=6mm，直徑 d=20mm，步進(jìn)電機步距角為 =3°， 確定齒輪減速比 i。解：步進(jìn)電機的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù) ns=360°/ =360/3=120 脈沖/轉(zhuǎn)根據(jù)工作臺定位精度的要求，選用脈沖 當(dāng)量 =0.025mm/脈沖設(shè)傳動比為 i，每個脈沖對應(yīng)工作臺的 位移為 =ts/（i²ns）則i=ts/（ ²ns）=6/（0.025³120

23、）=2已知工作臺直流電機絲杠螺母機構(gòu)驅(qū)動，工作臺 的行程 L=250mm，絲杠導(dǎo)程 t=6mm，齒輪減速比 i=4， 要求工作臺位移的測量精度為 0.01mm。試采用高速 段測量方法，確定旋轉(zhuǎn)譯碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。若將 傳感器與絲杠的端部直接連接，ns=500 脈沖/轉(zhuǎn)的 旋轉(zhuǎn)譯碼器是否合用。解：1 高速端測量，設(shè)傳感器每轉(zhuǎn)脈沖 數(shù)為 n，每個脈沖對應(yīng)工作臺的位移為 L=t/（in）由測量進(jìn)度， L=0.01mm， 則n=t/（i L）=6/（4³0.01）=150 脈 沖/轉(zhuǎn)選取 n=200 光電編碼器，則理論測量精 度 L=6/（4³200）=0.00750.01 可 滿

24、足題目要求。2 低速端測量，傳感器直接與絲杠連接， 與減速比無關(guān) L=t/n n=t/ L=6/0.01=600 脈沖/轉(zhuǎn)，可知 ns=500 脈沖/轉(zhuǎn)的編碼器不 合用。（六）綜合題已知電機驅(qū)動的三自由度位置控制系統(tǒng)，單個自 由度的驅(qū)動系統(tǒng)如圖所示。試說明單自由度驅(qū)動系 統(tǒng)的兩種測量方案；注：需要回答至少兩種測量方案，每種方案選出一 種傳感器即可。采用直流電機驅(qū)動的機器人關(guān)節(jié)有兩種轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn) 速測量方案解：方案 a 為高速端測量方案，結(jié)構(gòu)簡單，易實現(xiàn)。 同樣的測量精度要求，對譯碼器的測量精度要求較 低。減速器包括在閉環(huán)之外，傳動誤差直接影響輸 出精度，傳動誤差無法通過控制進(jìn)行補償，因此對 減速器

25、的精度要求較高。傳感器在電機尾部，不知 容易，外觀較好。方案 b 為低速端測量方法，同測精要求，對編碼器 的精度要求較高，成本比方 a 高；但減速器包括在 閉環(huán)內(nèi)，從而通過閉環(huán)來消除傳動誤差，對減速器 的精度要求較低。傳感器安裝在關(guān)節(jié)部位，布置較 困難，外觀差。 實際中多采用方 A。某車間內(nèi)有兩條自動生產(chǎn)線上需要一款搬運機器 人，用于生產(chǎn)線請指定出概念設(shè)計流程。解：產(chǎn)品概念設(shè)計決定性地影響產(chǎn)品創(chuàng)新過程中后 續(xù)的產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計、產(chǎn)品生產(chǎn)開發(fā)、產(chǎn)品市場開發(fā) 以及企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略目標(biāo)的實現(xiàn)。包含以下流程：明確設(shè)計任務(wù)解：依題意有兩種測量方案分析（1）高速端測量方案：傳感器安裝在電機的尾部（電機軸），通過測

26、量電 機的轉(zhuǎn)角實現(xiàn)工作臺位移的間接測量。可選用光電 編碼器式傳感器或者磁電式編碼器。綜合評價 決策（2）低速端測量方案： 傳感器安裝在工作臺上（負(fù)載軸），直接測量工作 臺的位移。可選用光柵式位移傳感器、感應(yīng)同步器 或者電位計式位移傳感器。求總功能 總功能分解尋求子功能解 原理解組合 評價與決策 概念產(chǎn)品黑箱法功能逐級分解創(chuàng)造性方法、目錄法、 調(diào)查分析法形態(tài)學(xué)矩陣法各種評價方法已知五自由度機器人，采用直流電機控制，關(guān) 節(jié)是確定其控制計算機及控制方案。手動示教盒是一個單片機系統(tǒng)，他由單片機、RAM、 串行通信口、鍵盤、LED 顯示器等組成。它承擔(dān)命 令輸入、狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)存儲、通過與關(guān)節(jié)控制單 片

27、機通信給關(guān)節(jié)單片機發(fā)送控制命令等任務(wù)。 每個關(guān)節(jié)控制單片機分別負(fù)責(zé)每個關(guān)節(jié)直流電機的 位置伺服控制，有單片機、PWM 驅(qū)動接口、編碼器 接口和串行通信口組成。PC 具有與手動示教盒同樣的功能，不同是，狀態(tài)顯示及命令輸入由顯示器和 PC 鍵盤實現(xiàn)。已知某物料搬動機械手要求寫出物料搬動機 械手設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)的詳細(xì)工程路線。答：a 確定目標(biāo)及技術(shù)規(guī)范：機械手的用途：物料 搬運。工作方式：手動、自動方式。主要技術(shù)參數(shù)：3 自由度。使用環(huán)境：生產(chǎn)線。b 可行性分析：收集 資料、市場分析、可行性分析、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析。c 總體方案設(shè)計：機械手總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計，指定研 制計劃；開發(fā)經(jīng)費概算；開發(fā)風(fēng)險分析。d

28、總體方 案的評審、評價。e 理論分析階段：結(jié)構(gòu)運動血模 型、作業(yè)空間分析；結(jié)構(gòu)的力學(xué)計算；驅(qū)動元件的選擇、動力計算；傳感器選擇、精度分析；建立控 制模型、仿真分析。f 詳細(xì)設(shè)計：包括系統(tǒng)總體設(shè)計， 業(yè)務(wù)的劃分；控制系統(tǒng)設(shè)計；程序設(shè)計；后備系統(tǒng) 設(shè)計；設(shè)計說明書、使用說明書。g 詳細(xì)設(shè)計方案 評價。h 試制樣機：機械本體、動力驅(qū)動系統(tǒng)、供 電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、傳感器、檢測系統(tǒng)。i 機械手樣 機的實驗測試：調(diào)試控制系統(tǒng)、控制性能測試、功能測試、精度、工作空間測試、動態(tài)指標(biāo)測試、作 業(yè)試驗。j 技術(shù)評價與審定：對樣機及其性能進(jìn)行綜 合評價，提供改進(jìn)意見，對不滿意的部分進(jìn)行修改，直至樣機合格后方可進(jìn)入下

29、一步。k 小批量生產(chǎn)。l試銷。m 正式生產(chǎn)。n 銷售。(永磁式直流伺服電機)又稱為力矩電動機，在位置控制方式的伺服系統(tǒng)中，可在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作。B(半)閉環(huán)控制的驅(qū)動裝置中，絲杠螺母機構(gòu)位于閉環(huán)之外所以它的（回程誤差和傳動誤差都會影響輸出精度）。步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動后，其輸出轉(zhuǎn)矩隨著工作頻率增高而(下降）步進(jìn)電機轉(zhuǎn)角的精確控制是通過控制輸入脈沖的(數(shù)量)來實現(xiàn)的。閉環(huán)控制的驅(qū)動裝置中，齒輪減速器位于前向通道，所以它的(回程誤差不影響輸出精度,但傳動誤差影響精度)。C傳動系統(tǒng)的固有頻率對傳動精度有影響，（提高）固有頻率可減小系統(tǒng)地傳動誤差，（提高）系統(tǒng)剛度可提高固齒輪傳動的總等效慣量隨傳動級數(shù)(增加而增加

30、)。采用脈寬調(diào)制PWM進(jìn)行直流電動機調(diào)速驅(qū)動時，通過改變（脈沖的寬度）來改變電樞回路的平均電壓。 D導(dǎo)程L0=8mm的絲杠驅(qū)動總質(zhì)量為60kg的工作臺與工件，則其折算到絲杠上的等效轉(zhuǎn)動慣量為（97）kg·mm2導(dǎo)程L0=8mm的絲杠總質(zhì)量為6kg，標(biāo)稱直徑為40mm，則其轉(zhuǎn)動慣量為（1200）kg·mm2。多級齒輪傳動中，各級傳動比“前小后大”的分配原則不適用于按（重量最輕原則）設(shè)計的傳動鏈多級齒輪傳動中，各級傳動比相等的分配原則適用于按（重量最輕原則小功率裝置）設(shè)計的傳動鏈。F幅頻特性和相頻特性是模擬式傳感器的(動態(tài)特性指標(biāo)）。G光柵傳感器的光柵是在一塊長條形的光學(xué)玻璃上

31、密集等間距平行的刻線，刻線數(shù)為100線/mm，經(jīng)四倍細(xì)分后記數(shù)脈沖為400，光柵位移是（1）mm。光柵傳感器的光柵是在一塊長條形的光學(xué)玻璃上密集等間距平行的刻線，刻線數(shù)為100線/mm，此光柵傳感器測量分辨率是（0.01）mm。H含有微處理器，可進(jìn)行程序編制或適應(yīng)條件變化的接口是（智能接口）。HRGP-1A噴漆機器人中的活塞式液壓缸屬于系統(tǒng)中的（驅(qū)動部分）。HRGP-1A噴漆機器人中的手部屬于系統(tǒng)中的(執(zhí)行機構(gòu))。HRGP-1A噴漆機器人中的旋轉(zhuǎn)變壓器屬于系統(tǒng)中的(測試傳感部分)J檢測環(huán)節(jié)能夠?qū)敵鲞M(jìn)行測量，并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱，一般包括傳感器和（轉(zhuǎn)換電路）。計算機控制系統(tǒng)實際運行時，

32、需要由用戶自行編寫（應(yīng)用軟件），具有實時性、針對性、靈活性和通用性。機械系統(tǒng)的剛度對系統(tǒng)的主要影響表現(xiàn)為(固有頻率,精度,穩(wěn)定性)等方面。機械系統(tǒng)的剛度對系統(tǒng)的動態(tài)特性主要影響表現(xiàn)為(固有頻率,失動量,穩(wěn)定性)等方面。機電一體化技術(shù)是以(機械)部分為主體，強調(diào)各種技術(shù)的協(xié)同和集成的綜合性技術(shù)。機電一體化技術(shù)是以(電子)技術(shù)為核心，強調(diào)各種技術(shù)的協(xié)同和集成的綜合性技術(shù)。M某機電一體化系統(tǒng)需要消除齒輪傳動的齒側(cè)間隙，采取（軸向壓簧錯齒調(diào)整法）使得調(diào)整過程中能自動補償齒側(cè)間隙？P頻率響應(yīng)函數(shù)是傳感器的(動態(tài)特性指標(biāo))。 S受控變量是機械運動的一種反饋控制系統(tǒng)稱(伺服系統(tǒng))。數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)的伺服電機

33、屬于設(shè)備的(驅(qū)動部分)。T通常，數(shù)控精密鏜銑床等高精度數(shù)控設(shè)備，其伺服系統(tǒng)的控制方式均采用(閉環(huán)控制)。W為提高機電一體化機械傳動系統(tǒng)的固有頻率，應(yīng)設(shè)法(增大系統(tǒng)剛度)。X下列哪種方法是采用單螺母預(yù)緊原理來消除滾珠絲杠副的間隙？(偏置導(dǎo)程法)。下列哪個是傳感器的動態(tài)特性（幅頻特性）。Y以下產(chǎn)品屬于機電一體化產(chǎn)品的是（全自動洗衣機）。以下產(chǎn)品不屬于機電一體化產(chǎn)品的是（電子計算機、移動電話）。以下除了（繼電器控制系統(tǒng)），均是由硬件和軟件組成。以下抑制電磁干擾的措施，除了(軟件抗干擾)，其余都是從切斷傳播途徑入手。以下可對交流伺服電動機進(jìn)行調(diào)速的方法是（改變電動機的供電頻率）。有一脈沖電源，通過環(huán)形

34、分配器將脈沖分配給五相十拍通電的步進(jìn)電機定子勵磁繞組，已知轉(zhuǎn)子有24個齒，步進(jìn)電機的步距角是（1.5°）。Z在開環(huán)控制系統(tǒng)中,常用（步進(jìn)電動機）做驅(qū)動元件。在工業(yè)控制應(yīng)用中，為了(適應(yīng)工業(yè)儀表的要求)，D/A轉(zhuǎn)換的輸出常常要配接V/I轉(zhuǎn)換器。B步進(jìn)電動機轉(zhuǎn)動慣量越大,同頻率起動轉(zhuǎn)矩就越大×閉環(huán)伺服系統(tǒng)中編碼器檢測得到×C產(chǎn)品組成零部件和裝配精度高,系統(tǒng)的精度一定就高×齒輪傳動的嚙合間隙使系統(tǒng)產(chǎn)生低頻振蕩齒輪傳動系統(tǒng)各級傳動比等效轉(zhuǎn)動慣量為最小×傳感器的轉(zhuǎn)換元件響應(yīng)被測量的部分×傳感器在使用前、中或修理后性能指標(biāo)達(dá)到要求傳感器的靜態(tài)特性

35、輸出與輸入之間的關(guān)系×傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)動慣量取決機構(gòu)中各部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)速×采用偏心軸套調(diào)整法且可以自動補償側(cè)隙×采用虛擬樣機代替物理面向客戶與市場需求能力×采用雙螺母螺紋調(diào)能夠進(jìn)行精確調(diào)整×遲滯是傳感器靜態(tài)特性輸出輸入特性曲線不重合度遲滯是傳感器的一.輸出輸入特性曲線不重合引起的×D電液伺服系統(tǒng)的過載能力.重載的高加減速驅(qū)動對直流伺服電動機來說，其機械特性越硬越好×電氣驅(qū)動部件的固有頻系統(tǒng)的基本固有頻率2-3倍×F反求設(shè)計是建立在概率降低維修費用×仿真根據(jù)采用的模型分為計算機仿真、和全物理仿真G滾珠絲杠垂直傳動

36、，必須附加自鎖或制動裝置感應(yīng)同步器是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理檢測直線位移和轉(zhuǎn)角工業(yè)機器人驅(qū)動部分在控制信各種類型的傳動方式J機電一體化系統(tǒng)的主要就輸出具有所需特性的物質(zhì)×機電一體化系統(tǒng)是以微電子技術(shù).集成的綜合性技術(shù)× 機電一體化系統(tǒng)的機械系統(tǒng)與一.快速響應(yīng)性的特性機電一體化產(chǎn)品的適應(yīng)性設(shè)計而形成系列產(chǎn)品的設(shè)計×機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手.與功能上的本質(zhì)區(qū)別進(jìn)行機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，阻尼比取值越小越好×計算機控制系統(tǒng)采樣周期越小，其控制精度就越高×計算機控制系統(tǒng)設(shè)計完成后，進(jìn)行硬件和軟件的調(diào)試×計算機控制系統(tǒng)的軟件主要分.主要是系統(tǒng)軟件設(shè)計&#

37、215;絕對式光電編碼器能用于角位置.能用于角速度測量×L綠色設(shè)計是對已有的產(chǎn)品或技術(shù)再創(chuàng)造的設(shè)計×M脈沖分配器的作用是使電動機按一定規(guī)律變化目前，大部分硬件接口和軟件接口.編寫相應(yīng)的程序PPLC采用掃描工作方式，掃描周期的PLC的工作速度PLC完善的自診斷功能，能及時診斷出.工作安全性Q驅(qū)動部分在控制信息作用下提供.類型的驅(qū)動裝置驅(qū)動元件的選擇及動力計算是機電.階段的工作之一驅(qū)動裝置中同一環(huán)節(jié)的誤差，其高頻分可能是不同的驅(qū)動電路中采用脈沖調(diào)制pwm放大.關(guān)狀態(tài)，管耗小氣壓伺服驅(qū)動系統(tǒng)常用在定位精度較高的場合使用×氣壓伺服系統(tǒng)的過載能力強重載的高加減速驅(qū)動

38、5;全物理仿真與計算機仿真相比較.快捷與實用的方法×嵌入式系統(tǒng)大多工作在為特定集成度高特點S信息處理技術(shù)是指在機電一體化.決策分析等技術(shù)雙螺母消除軸向間隙的結(jié)構(gòu)形式能夠精確調(diào)整×數(shù)字式位移傳感器有光柵、磁柵統(tǒng)計位移的尺寸數(shù)字化物理樣機就是一種結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)上的設(shè)計×數(shù)控機床中的計算機屬于機電一體.系統(tǒng)的驅(qū)動部分×伺服驅(qū)動系統(tǒng)在控制信息作用下類型驅(qū)動裝置T通常，步進(jìn)電機的最高連續(xù)工作最高啟動頻率通常，機械傳動系統(tǒng)的.驅(qū)動部件的固有頻率2-3倍通常，提高響應(yīng)速度和提高系統(tǒng)系統(tǒng)的控制形式通用型計算機系大多工作在為特定.集成度高等特點×TTL電平接口.不

39、能用于驅(qū)動帶電氣隔離的繼電器×TTL電平接口能用于驅(qū)動帶電氣隔離的繼電器W為減少機械傳動部件的扭矩反饋.而失去穩(wěn)定性×無論采用何種控制方案高于檢測裝置的精度×X系統(tǒng)論、信息論、控制論是.一體化技術(shù)的方法論系統(tǒng)的靜摩擦阻尼越大定位精度降低信息處理技術(shù)是指在機電一體化產(chǎn).決策分析等技術(shù)選擇傳感器時測量的目的精度高的傳感器×現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計方法是設(shè)計流程分別完成×現(xiàn)場總線系統(tǒng)采用一對一的設(shè)備連線.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式×需求設(shè)計是指新產(chǎn)品開發(fā)的整個生.需求產(chǎn)品的過程虛擬設(shè)計是在基于多媒體的、交互.設(shè)計和應(yīng)用的需要Y永磁型步進(jìn)電動機即使其定子.可

40、用于定位驅(qū)動一般說來，全物理仿真較之計算機.與實用的仿真方法×一個完善的機電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包括.通過接口相聯(lián)系×Z自動控制是在人直接參與的.按照預(yù)定的規(guī)律運行×自動控制技術(shù)是機電一體化相關(guān)技.響應(yīng)速度和穩(wěn)定性直流伺服電動機的調(diào)速特性是電機.輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系×直流伺服電動機的機械特性是電機.控制電壓的關(guān)系×直流伺服電動機和永磁同步.pwm控制方式進(jìn)行控制直流伺服電機的驅(qū)動電路中,由于.多用于小功率系統(tǒng)×在閉環(huán)系統(tǒng)中，因齒輪副的嚙合1-5倍610倍×在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，驅(qū)動裝置中.輸出精度影響不同在工控機系統(tǒng)的總線中,控制總線總線上

41、信息流的時序在工控機系統(tǒng)的總線中,數(shù)據(jù)總線總線上信息流的時序×在滾珠絲杠螺母間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)中，制作成本低×在全自動洗衣機產(chǎn)品的設(shè)計過程中,階段的任務(wù)之一×阻尼比除了.阻尼系數(shù)B有關(guān),系數(shù)K和質(zhì)量m有關(guān)B步進(jìn)電動機的輸入信號是什么？如何實現(xiàn)對其轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向的控制步進(jìn)電機的輸入信號是脈沖序列。步進(jìn)電機的步轉(zhuǎn)角與運行拍數(shù)m,通電方式k(m=kN,單拍時k=1,雙拍時k=2,N為定子繞組的相數(shù)),轉(zhuǎn)子的齒數(shù)z有關(guān),步進(jìn)電機定子繞組通電狀態(tài)的改變速度越快,其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度越快,即通電狀態(tài)的變化頻率越高,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高。改變步進(jìn)電機定子繞組的通電順序,轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向隨之改變

42、。比較直流伺服電動機和交流伺服電動機的適用環(huán)境差別。直流伺服電動機具有良好的調(diào)速特性,較大的起動轉(zhuǎn)矩,相對功率大及快速響應(yīng)等優(yōu)點。盡管其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本較高,在機電控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件還是獲得了廣泛的應(yīng)用。與普通直流伺服電動機相比較,普通交流伺服電動機的特點是:它不需要電刷和換向器,因而避免了由于存在電刷和換向器而引起的一系列弊病。此外,它的轉(zhuǎn)動慣量,體積和重量一般來說也較小。缺點是:輸出功率和轉(zhuǎn)矩較小;轉(zhuǎn)矩特性和調(diào)節(jié)特性的線性度不及直流伺服電動機好;其效率也較直流伺服電動機為低。C齒輪傳動中各級傳動比的最佳分配原則分別有哪些,各使用在哪些場合齒輪傳動中各級傳動比的最佳分配原則:a.重量最小原

43、則(結(jié)構(gòu)緊湊)b.轉(zhuǎn)動慣量最小原則(快速相應(yīng))c.輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則(精度)。結(jié)合可行性,經(jīng)濟(jì)性對轉(zhuǎn)動慣量,結(jié)構(gòu)尺寸和傳動精度提出適當(dāng)要求:要求體積小,重量輕的齒輪采用重量最輕的原則;要求運動平穩(wěn),起停頻繁和動態(tài)性能好的輪系采用最小轉(zhuǎn)動慣量原則或輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則;提高傳動精度和減小回程誤差為主的輪系采用轉(zhuǎn)角誤差最小原則。齒輪傳動中齒側(cè)間隙對系統(tǒng)有何影響,如何消除圓柱直齒輪的齒側(cè)間隙齒輪的嚙合間隙會造成傳動死區(qū),若該死區(qū)是在閉環(huán)系統(tǒng)中,則可能造成系統(tǒng)不穩(wěn)定,常會使系統(tǒng)以1-5倍間隙角產(chǎn)生的低頻振蕩。為了降低制造成本,則多采用各種調(diào)整齒側(cè)間隙的方法來消除或減小嚙合間隙,常用的方法有:偏心

44、套調(diào)整法,軸向墊片調(diào)整法,雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法等。G滾珠絲杠副消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊方法有哪些,圓柱直齒輪的齒側(cè)間隙的調(diào)整方法有哪些滾珠絲杠副消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊方法有:螺紋預(yù)緊調(diào)整式,雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式,雙螺母墊片預(yù)緊調(diào)整式,彈簧式自動調(diào)整預(yù)緊式,單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊式。圓柱直齒輪的齒側(cè)間隙調(diào)整方法有:偏心套調(diào)整法,軸向墊片調(diào)整法,雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法。H何謂概念設(shè)計？簡述概念設(shè)計的設(shè)計過程。在確定任務(wù)之后,通過抽象化,擬定功能結(jié)構(gòu),尋求適當(dāng)?shù)淖饔迷砑捌浣M合等,確定出基本求解途徑,得出求解方案,這一部分設(shè)計工作叫做概念設(shè)計。設(shè)計過程:1首先是將設(shè)計任務(wù)抽象化,確定系統(tǒng)的總功能。2然后將

45、總功能分解為子功能,直到分解到不能再分解的功能元為止。3尋找子功能的解,并將原理解進(jìn)行組合,形成多種原理解設(shè)計方案。4最后對眾多方案進(jìn)行評價與決策,最終選定最佳方案形成概念產(chǎn)品。J簡述對滾珠絲杠副進(jìn)行間隙調(diào)整和預(yù)緊方法。通常采用雙螺母預(yù)緊和單螺母(適于大滾珠,大導(dǎo)程)兩種方法,將彈性變形控制在最小限度內(nèi),以減小或消除軸向間隙,并可提高滾珠絲杠副的剛度。常用的雙螺母消除軸向間隙的結(jié)構(gòu)形式有三種:螺紋調(diào)隙式,墊片調(diào)隙式和齒差調(diào)隙式三種;單螺母消隙常用增大滾珠直徑法和偏置導(dǎo)程法兩種預(yù)緊方法。簡述數(shù)控設(shè)備中計算機數(shù)控裝置的組成和功能。在數(shù)控設(shè)備中,計算機數(shù)控裝置是設(shè)備的核心部分,一般由專用計算機（或通

46、用計算機）,輸入輸出接口以及機床控制器等部分構(gòu)成。計算機數(shù)控裝置根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)和程序,完成數(shù)據(jù)運算,邏輯判斷,輸入輸出控制等功能;機床控制器主要用于機床的輔助功能,主軸轉(zhuǎn)速的選擇和換刀功能的控制。簡述完善的機電一體化系統(tǒng)五大組成要素機電一體化系統(tǒng)是由機械本體,動力系統(tǒng),檢測傳感系統(tǒng),執(zhí)行部件,信息處理及控制系統(tǒng)五部分相互協(xié)調(diào),共同完成所規(guī)定的目的的功能,各部分通過接口及相應(yīng)軟件有機結(jié)合在一起,構(gòu)成內(nèi)部匹配合理,外部效能最佳的完整產(chǎn)品。簡述直流伺服電動機脈寬調(diào)制的工作原理。脈寬調(diào)制放大器是直流伺服電機常用的晶體管驅(qū)動電路。利用大功率晶體管的開關(guān)作用,將直流電源電壓轉(zhuǎn)換成一定頻率的方波電壓,施加于

47、直流電機的電樞,通過對方波脈沖寬度的控制,改變電樞的平均電壓,使電機的轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)。簡述機電一體化系統(tǒng)中的接口的作用。機電一體化系統(tǒng)是機械,電子和信息等性能各異的技術(shù)融為一體的綜合系統(tǒng),其各要素及各子系統(tǒng)之間的連接與信息傳輸都要通過接口。從系統(tǒng)外部看,輸入/輸出是系統(tǒng)與人,環(huán)境或其他系統(tǒng)之間的接口;從系統(tǒng)內(nèi)部看,機電一體化系統(tǒng)是通過許多接口將各組成要素的輸入/輸出聯(lián)系成一體的系統(tǒng)。各要素及各子系統(tǒng)之間的接口性能好壞決定了整個機電一體化系統(tǒng)的綜合性能。簡述機械系統(tǒng)的剛度對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響。1失動量,系統(tǒng)剛度越大,因靜摩擦力作用所產(chǎn)生的傳動部件的彈性變形越小,系統(tǒng)的失動量也越小。2固有頻率,機械

48、系統(tǒng)剛度越大,固有頻率越高,可遠(yuǎn)離控制系統(tǒng)或驅(qū)動系統(tǒng)的頻帶寬度,從而避免產(chǎn)生共振。3穩(wěn)定性,剛度對閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大影響,提高剛度可增加閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。簡述HRGP-1A噴漆機器人的示教過程由工作人員用手操縱操作機構(gòu)的關(guān)節(jié)和手腕,根據(jù)噴漆工作表面的形狀進(jìn)行示教操作,此時中央處理器通過反饋原件（旋轉(zhuǎn)變壓器）將示教過程中測試的參數(shù)存入存儲器,即把示教過程執(zhí)行機構(gòu)的空間軌跡記錄下來。簡述HRGP-1A噴漆機器人的示教再現(xiàn)過程。噴漆機器人的再現(xiàn)過程:由計算機控制機器人的動作,中央處理器將示教時記錄的空間軌跡信息從存儲器中取出,經(jīng)過插補運算與采樣得到的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,將其插值調(diào)節(jié)后輸出,控制執(zhí)行

49、機構(gòu)按照示教時的軌跡運動。簡述STD總線微機控制系統(tǒng)的主要特點。1采用小板結(jié)構(gòu),高度的模塊化,其功能模板結(jié)構(gòu)靈活,可靠性高,硬件冗余小,成本低。2模板設(shè)計具有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和廣泛的兼容性。3面向I/O的設(shè)計,具有強大的I/O擴(kuò)展能力,使控制系統(tǒng)非常適合工業(yè)控制的應(yīng)用。4高可靠性。簡述開關(guān)量輸出模板的基本組成為:STD總線信號,輸出端口譯碼控制,輸出數(shù)據(jù)鎖存,輸出信號調(diào)理電路,負(fù)載。機電一體化系統(tǒng)仿真在系統(tǒng)設(shè)計過程中所起的作用是什么系統(tǒng)仿真就是通過對系統(tǒng)模型的實驗分析去研究一個存在的或設(shè)計中的系統(tǒng),這里的系統(tǒng)是指由相互聯(lián)系和制約的各個部分組成的具有一定功能的整體。1系統(tǒng)仿真可以在項目設(shè)計和規(guī)劃時,對

50、項目的合理性,經(jīng)濟(jì)性等品質(zhì)加以評價;2系統(tǒng)仿真可以在系統(tǒng)實際運行前,對項目的實施結(jié)果加以預(yù)測,以便選擇正確,高效的運行策略或提前消除設(shè)計中的缺陷,最大限度地提高實際系統(tǒng)的運行水平。可見系統(tǒng)仿真在機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的預(yù)見性,經(jīng)濟(jì)性方面的作用十分明顯。機械運動中的摩擦和阻尼會降低效率,但是設(shè)計中要適當(dāng)選擇其參數(shù),而不是越小越好。為什么一般情況下,摩擦阻尼都發(fā)生在運動副的構(gòu)件之間。系統(tǒng)的靜摩擦阻尼大,會使系統(tǒng)的回程誤差增大,定位精度降低。系統(tǒng)的黏性阻尼摩擦越大,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差就越大,精度降低。系統(tǒng)的黏性阻尼摩擦?xí)ο到y(tǒng)的快速響應(yīng)性產(chǎn)生不利影響。所以摩擦阻尼不易過大,但是阻尼比除了與機械系統(tǒng)的黏性阻尼

51、系數(shù)B有關(guān)外,還與系統(tǒng)的剛度和質(zhì)量有關(guān)。如果機械系統(tǒng)剛度低而質(zhì)量大,則系統(tǒng)的固有頻率較低,此時應(yīng)增大系統(tǒng)的黏性摩擦阻尼,以減小振幅和衰減振動。因此,在進(jìn)行機械結(jié)構(gòu)設(shè)計時,應(yīng)當(dāng)通過對剛度,質(zhì)量和摩擦系數(shù)等參數(shù)的合理匹配,得到機械系統(tǒng)阻尼比的適當(dāng)取值,以保證系統(tǒng)的良好動態(tài)特性。機電一體化系統(tǒng)中,對控制機信息處理單元的基本要求提高信息處理速度和可靠性,增強抗干擾能力,完善系統(tǒng)自診斷功能,實現(xiàn)信息處理智能化和小型化,輕量,標(biāo)準(zhǔn)化等。機電一體化系統(tǒng)仿真的模型主要有哪幾種？分別應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計的哪個階段仿真的模型主要有計算機仿真,半物理仿真和全物理仿真。1計算機仿真用于系統(tǒng)的分析設(shè)計階段;2半物理仿真用于系

52、統(tǒng)的部件及子系統(tǒng)研制階段;3全物理仿真用于整個系統(tǒng)的研制階段。PPID控制算法中比例,積分,微分部分各起何作用？什么是PID調(diào)節(jié)器。1比例調(diào)節(jié)起糾正偏差的作用,且其反應(yīng)迅速;2積分調(diào)節(jié)能消除靜差,改善系統(tǒng)的靜態(tài)特性;3微分調(diào)節(jié)有利于減少超調(diào),加快系統(tǒng)的過渡過程。按偏差的比例,積分和微分進(jìn)行控制的調(diào)節(jié)器,將偏差的比例,積分,微分通過線性組合構(gòu)成控制量,簡稱為P(比例)I(積分)D(微分)調(diào)節(jié)器,是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)成熟,應(yīng)用最為廣泛的一種調(diào)節(jié)器。PLC控制系統(tǒng)有何優(yōu)越性PLC主要具有可靠性高,環(huán)境適應(yīng)性強,靈活通用,使用方便,維護(hù)簡單,PLC提供標(biāo)準(zhǔn)通信接口,可以方便地構(gòu)成PLC-PLC網(wǎng)絡(luò)或計算機

53、PLC網(wǎng)絡(luò),PLC應(yīng)用程序的編制和調(diào)試非常方便,PLC具有監(jiān)控功能。R如何進(jìn)行機電一體化系統(tǒng)的可靠性設(shè)計產(chǎn)品的可靠性主要取決于產(chǎn)品的研制和設(shè)計階段。要提高系統(tǒng)的可靠性,要從研制,設(shè)計,制造實驗,管理,使用和維護(hù)以及評審等每個階段都考慮。1機械系統(tǒng)的可靠性設(shè)計措施:縮短傳動鏈,減少元件數(shù);必要時增設(shè)備用元件或系統(tǒng);簡化結(jié)構(gòu);增加過載保護(hù)裝置或自動停機裝置;設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng);合理地規(guī)定維修期;2控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計措施:采用自動控制;通過元器件的合理選擇提高可靠性;對功率接口采用降額設(shè)計提高可靠性;采用監(jiān)視定時器提高可靠性;采取抗干擾措施提高可靠性。S什么是傳感器的校準(zhǔn)？并簡述如何進(jìn)行校準(zhǔn)傳感器在使用

54、前,使用中或擱置一段時間再使用時必須對其性能參數(shù)進(jìn)行復(fù)測或做必要的調(diào)整和修正,以確保傳感器的測量精度,這個復(fù)測調(diào)整過程稱為校準(zhǔn)。為了對傳感器有一個長期的,穩(wěn)定的和高精度的基準(zhǔn),在一些測量儀器中特別是內(nèi)部裝有微處理器的測量儀器中,很容易實現(xiàn)自動校準(zhǔn)功能。對傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)時,需要精度比它高的基準(zhǔn)器,這種基準(zhǔn)器受時間的推移和使用的磨損等因素的影響,參數(shù)會隨之改變。因此對這種基準(zhǔn)器還要用更高精度的基準(zhǔn)器來定期校準(zhǔn)。什么是傳感器的靜態(tài)特性和動態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性是指傳感器的輸入信號不隨時間變化或變化非常緩慢時所表現(xiàn)出來的輸出響應(yīng)特性,稱為靜態(tài)響應(yīng)特性。傳感器的動態(tài)特性是指其輸出對隨時間變化的輸入量的響

55、應(yīng)特性。什么是伺服系統(tǒng)？伺服系統(tǒng)的一般組成有哪幾個部分？伺服驅(qū)動系統(tǒng):是指以機械位置,速度和加速度為控制對象,在控制命令的指揮下,控制執(zhí)行元件工作,使機械運動部件按照控制命令的要求進(jìn)行運動,并具有良好的動態(tài)性能。相當(dāng)于人四肢。伺服系統(tǒng)主要包含:控制器,功率放大器,執(zhí)行機構(gòu)和檢測裝置4大部分。什么是步進(jìn)電機的步距角,它由哪些參數(shù)確定步進(jìn)電機在每輸入一個電脈沖信號,轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角。它由步進(jìn)電機的相數(shù),電機轉(zhuǎn)子的齒數(shù)和電機的通電方式所決定。W完善的機電一體化系統(tǒng)主要包括哪幾部分機電一體化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)要素有機械本體,動力系統(tǒng)（能源,驅(qū)動部分）,執(zhí)行機構(gòu),控制及信息處理單元,傳感檢測部分等

56、5項,各環(huán)節(jié)和要素之間通過接口相聯(lián)系。X系統(tǒng)采樣周期的選擇時,主要考慮的影響因素主要有哪些1從對調(diào)節(jié)質(zhì)量來看,采樣周期在香農(nóng)采樣定理給出的上限范圍內(nèi),采樣周期越小,就越接近連續(xù)控制,而且采樣周期大些也不會失去信號的主要特征。2從執(zhí)行元件的要求來看,有時需要輸出信號保持一定的寬度,這就需要一定的時間,在這段時間內(nèi),要求計算機的輸出值不應(yīng)變化,因此,采樣周期必須大于這一時間,否則會導(dǎo)致執(zhí)行元件不能按預(yù)期的調(diào)節(jié)規(guī)律動作。3從控制系統(tǒng)隨動和抗干擾的性能要求來看,則要求采樣周期短些,這樣,給定值的改變可以迅速地通過采樣得到反映,而不致在隨動控制中產(chǎn)生大的時延。A.對于低頻擾動,采用短的采樣周期可以使之迅

57、速得到校正并產(chǎn)生較小的最大偏差。B.對于中頻擾動,采用周期選大了,干擾就有可能得不到控制和抑制。4從計算機工作量和每個調(diào)節(jié)回路的計算成本來看,一般要求采樣周期大些。5從計算機精度來看,過短的采用周期是不合適的。因此,各方面因素對采用周期的要求是不同的,甚至是互相矛盾的,所以,確定采樣周期時須根據(jù)具體情況和主要要求作出折中選擇。K刻線為1024的增量式角編碼器安裝在機床的絲杠轉(zhuǎn)軸上,已知絲杠的螺距為2mm,編碼器在10秒內(nèi)輸出307200個脈沖,試求刀架的位移量和絲杠的轉(zhuǎn)速分別是多少？解:1刀架的位移量 2絲杠的轉(zhuǎn)速 M(2011.1)某工作臺采用如圖所示的直流電機絲杠螺母機構(gòu)驅(qū)動,已知工作臺的行程L=250mm,絲杠導(dǎo)程t=4m